(57)【要約】【課題】簡易な構成を有し、かつ出力信号の取得中においても生体表面の測定部位と電極との電気的な接続状態を検出することが可能な生体信号処理装置、脳波計及び生体信号処理方法を提供すること【解決手段】本技術に係る生体信号処理装置は、信号取得部と、判定部とを具備する。信号取得部は、生体表面に装着された電極の出力信号を取得する。判定部は、信号取得部と接続され、出力信号の周波数特性である第１の周波数特性に基づいて、電極が生体表面の測定部位に電気的に接続された第１の状態か、電極が測定部位に電気的に接続されていない第２の状態かを判定する。【選択図】図３
2013081679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体表面に装着された電極の出力信号を取得する信号取得部と、
前記信号取得部と接続され、前記出力信号の周波数特性である第１の周波数特性に基づいて、前記電極が前記生体表面の測定部位に電気的に接続された第１の状態か、前記電極が前記測定部位に電気的に接続されていない第２の状態かを判定する判定部と
を具備する生体信号処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体信号処理装置であって、
前記判定部は、前記第１の周波数特性と有色雑音または白色雑音の周波数特性である第２の周波数特性とを比較して、前記第１の周波数特性と前記第２の周波数特性とが異なる場合に前記第１の状態と判定し、前記第１の周波数特性と前記第２の周波数特性とが類似する場合に前記第２の状態と判定する
生体信号処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の生体信号処理装置であって、
前記判定部は、特定の周波数に対する強度を検出し、前記強度が予め設定された所定の閾値未満である場合に前記第１の状態と判定し、前記強度が前記閾値以上である場合に前記第２の状態と判定する
生体信号処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の生体信号処理装置であって、
前記生体信号処理装置は、前記判定部と接続され、前記判定部の判定結果を出力することが可能な出力部をさらに具備する
生体信号処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の生体信号処理装置であって、
前記生体信号処理装置は、前記判定部と接続され、前記判定結果が前記第２の状態である場合に作動する警告部をさらに具備する
生体信号処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載の生体信号処理装置であって、
前記判定部によって前記第１の状態と判定された場合に、前記出力信号を生体信号として経時的にモニタする測定部をさらに具備する
生体信号処理装置。
【請求項７】
請求項１に記載の生体信号処理装置であって、
前記判定部は、前記出力信号についてフーリエ変換を行うことによって、前記第１の周波数特性を取得する
生体信号処理装置。
【請求項８】
生体表面に装着される電極と、
前記電極の出力信号を取得する信号取得部と、
前記信号取得部と接続され、前記出力信号の周波数特性である第１の周波数特性に基づいて、前記電極が前記生体表面の測定部位に電気的に接続された第１の状態か、前記電極が前記測定部位に電気的に接続されていない第２の状態かを判定する判定部と
を具備する生体信号処理装置。
【請求項９】
電極をユーザの頭部表面に装着させる頭部装具と、
前記電極の出力信号を取得する信号取得部と、
前記信号取得部と接続され、前記出力信号の周波数特性である第１の周波数特性に基づいて、前記電極が前記生体表面の測定部位に電気的に接続された第１の状態か、前記電極が前記測定部位に電気的に接続されていない第２の状態かを判定する判定部と
を具備する脳波計。
【請求項１０】
生体表面の生体信号を取得するための電極を通じて出力信号を取得し、
前記出力信号の周波数特性である第１の周波数特性に基づいて、前記電極が前記生体表面の測定部位に電気的に接続された第１の状態か、前記電極が前記測定部位に電気的に接続されていない第２の状態かを判定する
生体信号処理方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の生体信号処理方法であって、
前記判定工程は、取得された前記出力信号をモニタしつつ、前記第１の状態か、前記第２の状態かを判定する工程を含む
生体信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、生体表面と電極との電気的な接続状態を判定する生体信号処理装置、脳波計及び生体信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電極を生体表面の測定部位に装着させることによって、脳波、筋電位等の生体信号を取得することが広く行われている。この際、電極と生体表面とが電気的に接続されている必要があるが、毛髪等の存在や、生体表面の形状の不均一性等によって、電極と生体表面とを適切な接続状態に維持することが難しいという問題があった。さらに、電気的な接続状態の判定に関しては、生体の動作等に起因して起こる電極外れのように一見して判断できる場合ばかりではなく、毛髪の介在等のように判断が難しい場合があった。
【０００３】
このことから、例えば脳波信号を検出する電極と頭皮との電気的な接触状態を検知する装置が検討されている。特許文献１には、頭皮に接触された脳波電極の近傍にコイルが配置された脳波電極接触検知装置が記載されている。この装置は、コイルに電流を加え、それによって発生する誘導電流が脳波電極を通じて頭皮側に流れるか否かによって、脳波電極と頭皮との電気的な接触状態を検知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１２３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の脳波電極接触検知装置は、脳波測定のための電気回路とは別に、コイルに電流を加える電気回路を各電極に設ける必要があり、装置構成が複雑であった。また、接触状態を検知している間は、脳波測定を停止させる必要があり、例えば睡眠時等の長時間連続した脳波測定が必要な場合は、その間接触状態を検知することができなかった。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、簡易な構成を有し、かつ出力信号の取得中においても生体表面の測定部位と電極との電気的な接続状態を検出することが可能な生体信号処理装置、脳波計及び生体信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る生体信号処理装置は、信号取得部と、判定部とを具備する。
上記信号取得部は、生体表面に装着された電極の出力信号を取得する。
上記判定部は、上記信号取得部と接続され、上記出力信号の周波数特性である第１の周波数特性に基づいて、上記電極が上記生体表面の測定部位に電気的に接続された第１の状態か、上記電極が上記測定部位に電気的に接続されていない第２の状態かを判定する。
【０００８】
この構成によれば、例えば毛髪や空気等の介在によって生体表面と電極との間の電気的な接続が断たれた場合に、本来の生体信号とは異なる周波数特性を有する出力信号が得られることを利用して、生体表面と電極との電気的な接続状態を判定することができる。このことから、装置構成を複雑化することなく、出力信号の取得を継続しつつ接続状態を判定することが可能となる。
【０００９】
上記判定部は、上記第１の周波数特性と有色雑音または白色雑音の周波数特性である第２の周波数特性とを比較して、上記第１の周波数特性と上記第２の周波数特性とが異なる場合に上記第１の状態と判定し、上記第１の周波数特性と上記第２の周波数特性とが類似する場合に上記第２の状態と判定してもよい。
【００１０】
生体表面と電極との間の電気的な接続が断たれている場合には、出力信号として、例えばピンクノイズ等の有色雑音や白色雑音が取得されることがある。したがって、この構成によれば、これらの雑音の周波数特性に基づいて生体表面と電極との間の電気的な接続状態を容易に判定することができる。
【００１１】
上記判定部は、特定の周波数に対する強度を検出し、上記強度が予め設定された所定の閾値未満である場合に上記第１の状態と判定し、上記強度が上記閾値以上である場合に上記第２の状態と判定してもよい。
【００１２】
生体表面と電極との間の電気的な接続が断たれている場合には、電気的な接続が得られている場合よりも、雑音等により大きな強度の出力信号が取得されることがある。したがって、この構成によれば、特定の周波数における強度と所定の閾値とを比較することによって、生体表面と電極との間の電気的な接続状態を容易に判定することができる。
【００１３】
上記生体信号処理装置は、上記判定部と接続され、上記判定部の判定結果を出力することが可能な出力部をさらに具備してもよい。
上記出力部によって、判定結果を外部機器等へ送信することが可能となる。
【００１４】
上記生体信号処理装置は、上記判定部と接続され、上記判定結果が上記第２の状態である場合に作動する警告部をさらに具備してもよい。
上記警告部によって、電極と生体表面との電気的接続が切断された第２の状態と判定された場合に、その旨を測定者またはユーザ等に警告することが可能となる。
【００１５】
上記生体信号処理装置は、上記判定部によって上記第１の状態と判定された場合に、上記出力信号を生体信号として経時的にモニタする測定部をさらに具備してもよい。
このような構成によって、判定部により適切な生体信号が取得できていると判定された場合は、測定部によってモニタを継続することができる。このことから、取得されたデータの信頼性を高めることが可能となる。
【００１６】
具体的には、上記判定部は、上記出力信号についてフーリエ変換を行うことによって、上記第１の周波数特性を取得してもよい。
このことによって、判定部は、出力信号から容易に第１の周波数特性を取得することができる。
【００１７】
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る生体信号処理装置は、電極と、信号取得部と、判定部とを具備する。
上記電極は、生体表面に装着される。
上記信号取得部は、上記電極の出力信号を取得する。
上記判定部は、上記信号取得部と接続され、上記出力信号の周波数特性である第１の周波数特性に基づいて、上記電極が上記生体表面の測定部位に電気的に接続された第１の状態か、上記電極が上記測定部位に電気的に接続されていない第２の状態かを判定する。
【００１８】
このような構成によって、上記生体信号処理装置は、装置構成を複雑化させることなく、生体信号を取得するための電極を具備する構成とすることができる。
【００１９】
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る脳波計は、頭部装具と、信号取得部と、判定部とを具備する。
上記頭部装具は、電極をユーザの頭部表面に装着させる。
上記信号取得部は、上記電極の出力信号を取得する。
上記判定部は、上記信号取得部と接続され、上記出力信号の周波数特性である第１の周波数特性に基づいて、上記電極が上記生体表面の測定部位に電気的に接続された第１の状態か、上記電極が上記測定部位に電気的に接続されていない第２の状態かを判定する。
【００２０】
頭部は、毛髪の存在や、表面の曲面形状等により、適切に電気的な接続を得ることが特に難しい部位である。さらに、睡眠時等の比較的長時間の測定も求められる。このような事情の下でも、上記脳波計は、電気的な接続が切断された時点を容易に把握することができるため、測定されたデータの信頼性を高めることができる。
【００２１】
上記目的を達成するため、上記生体信号処理方法は、生体表面の生体信号を取得するための電極を通じて出力信号を取得する工程を含む。
上記出力信号の周波数特性である第１の周波数特性に基づいて、上記電極が上記生体表面の測定部位に電気的に接続された第１の状態か、上記電極が上記測定部位に電気的に接続されていない第２の状態かが判定される。
【００２２】
上記判定工程は、取得された上記出力信号をモニタしつつ、上記第１の状態か、上記第２の状態かを判定する工程を含む。
このような構成によって、生体表面と電極とのリアルタイムでの接続状態の判定が可能となり、接続の再確保等の適切な措置を講じることが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本技術によれば、簡易な構成を有し、かつ出力信号の取得中においても生体表面と電極との電気的な接続状態を検出することが可能な生体信号処理装置、脳波計及び生体信号処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態に係る生体信号処理装置（脳波計）がユーザに装着された状態を示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る生体信号処理装置（脳波計）の機能的構成を示す模式図である。
【図３】第１の実施形態に係る生体信号処理装置（脳波計）の動作の例を示すフローチャートである。
【図４】電極とユーザの頭部表面の測定部位とが電気的に接続されている状態（第１の状態）における出力信号の周波数特性の例を示すグラフであり、横軸が周波数、縦軸が強度を示す。
【図５】電極とユーザの頭部表面の測定部位とが電気的に接続されていない状態（第２の状態）における出力信号の周波数特性の例を示すグラフであり、横軸が周波数、縦軸が強度を示す。
【図６】ピンクノイズの周波数特性を示す模式的なグラフであり、横軸が周波数、縦軸が強度を示す。
【図７】第２の実施形態に係る生体信号処理装置（脳波計）の機能的構成を示す模式図である。
【図８】第２の実施形態に係る生体信号処理装置（脳波計）の動作の例を示すフローチャートである。
【図９】第３の実施形態に係る生体信号処理装置（脳波計）の機能的構成を示す模式図である。
【図１０】第３の実施形態に係る生体信号処理装置（脳波計）の動作の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本技術に係る実施形態について説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
［生体信号処理装置の構成］
図１は、本実施形態に係る生体信号処理装置（脳波計）がユーザに装着された状態を示す斜視図である。脳波計１は、ヘッドギア（頭部装具）１１と、筐体１２とから構成される。ヘッドギア１１には、ユーザと対向する側に電極１３ａ〜１３ｅが設けられている。筐体１２は、ヘッドギア１１と着脱可能に接続され、後述する電装部品を収容する。
【００２７】
ヘッドギア１１は、電極１３ａ〜１３ｅをユーザの頭部表面に装着させることが可能に構成される。ヘッドギア１１は、ユーザの額から頭頂部を経て後頭部に到る部材で構成され、ユーザの頭部形状及び電極の配置にあわせて形成することができる。例えば、後述する電極１３ｃ，１３ｄ等を所定位置に配置するためのアーム１１１、１１２等を有していてもよい。また、ヘッドギア１１は、弾性を有する材料、例えば合成樹脂等によって形成され、この弾力性によってユーザの頭部に支持される。
【００２８】
電極１３ａ〜１３ｅは、ヘッドギア１１に設けられる各種の電極であり、所定の測定部位に対応して配置されている。例えば、頭頂部電極１３ａ、後頭部電極１３ｂ、右眼電電極１３ｃ、左眼電電極１３ｄ、基準電極１３ｅ等を設けることが可能である。
【００２９】
より具体的には、頭頂部電極１３ａと、後頭部電極１３ｂとによって、ユーザの脳波（ＥＥＧ：electroencephalogram）が測定される。また、右眼電電極１３ｃはユーザの右こめかみに、左眼電電極１３ｄはユーザの左こめかみにそれぞれ接触する電極であり、これらによってユーザの眼球運動（ＥＯＧ：electrooculogram）が測定される。基準電極１３ｅは、電極１３ａ〜１３ｄからの測定電位の基準となる電位（基準電位）を取得するための電極であり、例えばユーザの耳朶の裏側に接触させる。なお、電極の名称、配置等は例示であり、必要に応じて適宜選択することが可能である。
【００３０】
電極１３ａ〜１３ｅの形状は、特に限られないが、例えば導電性材料からなるブラシ状の電極とすることができる。このような構成により、毛髪を掻き分けて頭部表面に接触させることが可能となる。また、電極１３ａ〜１３ｅの生体表面と当接する部分を、フェルト等の保液性を有する材料で構成することによって、電極１３ａ〜１３ｅと頭部表面との間に電解液等を介在させることができる。これにより、ペースト等によって頭部表面と電極とを固定させずとも、頭部表面の測定部位と電極１３ａ〜１３ｅとの間の電気的な接続を確保することができ、電極１３ａ〜１３ｅの装脱着も容易になる。
【００３１】
筐体１２は、上述のように、ヘッドギア１１に着脱可能に接続される。筐体１２が配置される位置は、ヘッドギア１１の装着及びユーザの動作の妨げとならないような位置であればよく、例えばヘッドギア１１の頭頂部付近とすることができる。
【００３２】
筐体１２には、後述する信号取得部、判定部等を構成するプロセッサやメモリ、通信インターフェイス等の電装部品が収容されている。ヘッドギア１１には図示しない配線が設けられ、各電極とこれらの電装部品とを接続している。
【００３３】
［生体信号処理装置の機能的構成］
図２は、脳波計１の機能的構成を示す模式図である。同図に示すように、脳波計１は、ヘッドギア１１と、筐体１２と、電極１３ａ〜１３ｅと、信号取得部１４と、判定部１５と、測定部１６と、記憶部１７と、出力部１８とを有する。このうち、信号取得部１４と、判定部１５と、測定部１６と、記憶部１７と、出力部１８とは、いずれも筐体１２内部に収容されている。
【００３４】
ヘッドギア１１の各電極１３ａ〜１３ｅによって取得された出力信号は、配線等を介して筐体１２内の信号取得部１４に到達する。信号取得部１４は、例えば、アンプ１４１と、フィルタ１４２と、ＡＤ（Analog/Digital）変換部１４３とで構成される。電極１３ａ〜１３ｅは、アンプ１４１に接続されている。アンプ１４１はフィルタ１４２に接続され、フィルタ１４２はＡＤ変換部１４３に接続されている。ＡＤ変換部１４３は判定部１５及び測定部１６にそれぞれ接続される。判定部１５及び測定部１６は、それぞれ記憶部１７に接続され、記憶部１７は出力部１８に接続される。なお、図２では、便宜的に電極１３ａ〜１３ｅを１つのブロックで示しているが、実際にはそれぞれの電極１３ａ〜１３ｅが配線等を介してアンプ１４１と接続されている。
【００３５】
アンプ１４１は、出力信号を増幅する。フィルタ１４２には、測定対象とすべき所定の周波数帯域が設定されており、その周波数帯域以外の信号成分を除去する。ＡＤ変換部１４３は、出力信号をデジタル信号に変換する。
【００３６】
判定部１５は、各電極１３ａ〜１３ｅからの各出力信号に対してフーリエ変換を行うことで、出力信号の周波数特性を取得する。さらに各出力信号の周波数特性（第１の周波数特性）に基づいて、各電極１３ａ〜１３ｅとユーザの頭部表面の測定部位との電気的な接続状態をそれぞれ判定する。本実施形態に係る判定方法としては、後述するように、ピンクノイズの有する周波数特性（第２の周波数特性）と第１の周波数特性とを比較することで、当該接続状態を判定する。
【００３７】
測定部１６は、出力信号に対してモンタージュ処理（測定電極と基準電極との差分出力）等のデータ処理を行う。これにより、例えば、電極１３ａ〜１３ｄからの各出力信号が、電極１３ｅを基準電極とする電位差の時系列データとして処理される。なお、「モニタ」とは、電極１３ａ〜１３ｄからの各出力信号と、電極１３ｅの出力信号との電位差の時系列データを取得することを指すものとする。測定部１６は、判定部１５と接続されており、判定部１５での判定結果を取得することが可能である。
【００３８】
記憶部１７は、例えばフラッシュメモリ等からなる。判定部１５及び測定部１６によって得られたデータは、記憶部１７に一時的に格納される。
【００３９】
出力部１８は、例えば、通信インターフェイス（通信ＩＦ）からなる。記憶部１７に格納されたデータは、必要に応じて出力部１８を介して外部機器等へ送信される。出力方法については、無線または有線でも、特に制限されない。
【００４０】
以上のように、脳波計１は、ユーザからの生体信号を取得し、電極１３ａ〜１３ｅと測定部位との接続状態を判定することが可能に構成される。なお、このような筐体１２の機能的構成は例示であり、これと異なる構成とすることも可能である。
【００４１】
［脳波計の動作］
図３は、本実施形態に係る脳波計１の動作の例を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに示す各ステップ（Ｓｔ）について説明する。
【００４２】
まず、電極１３ａ〜１３ｅをユーザの頭部表面に装着させる（Ｓｔ１１）。この状態で、脳波計１を起動させる。
【００４３】
そして、ユーザの頭部表面に装着された電極１３ａ〜１３ｅからの出力信号が、信号取得部１４によってそれぞれ取得される（Ｓｔ１２）。各出力信号は、まずアンプ１４１によって増幅され、フィルタ１４２によって所定の周波数帯域以外の信号成分が除去される。さらに、残った信号成分は、ＡＤ変換部１４３によってデジタル信号に変換される。このように処理された各出力信号は、判定部１５及び測定部１６へ供給される。
【００４４】
測定部１６では、取得された出力信号を経時的にモニタする（図示せず）。また、モニタ結果は、記憶部１７へ格納され、さらに出力部１８から外部機器等へ送信されることが可能である。
【００４５】
判定部１５は、各電極１３ａ〜１３ｄからの出力信号に対してそれぞれフーリエ変換を行う（Ｓｔ１３）。フーリエ変換は、例えば高速フーリエ変換によって行うことができる。これによって、出力信号に対する、各周波数成分のスペクトル密度（強度）、すなわち第１の周波数特性のデータを容易に得ることができる。また、得られたデータは、必要に応じてスムージングされる。
【００４６】
図４及び図５は、いずれもＳｔ１３においてフーリエ変換され、スムージングされた第１の周波数特性の例を示すグラフであり、横軸は周波数を示し、縦軸は強度を示す。図４に示す例からは、８〜１３Ｈｚ付近の周波数帯域において出力信号の強度が増加していることが示される。上記周波数帯域は、脳波に特徴的なアルファ波の周波数帯域に一致する。
【００４７】
一方、図５に示す例では、特定の周波数帯域における強度の増加等が見られず、右肩下がりの形状を示す。このように、第１の周波数特性において脳波に特徴的な形状が観察されない場合は、測定部位と電極とが電気的に接続されていないことにより、出力信号に雑音が混入している可能性がある。
【００４８】
判定部１５は、電極と測定部位との電気的な接続状態を判定するために、第１の周波数特性と、ピンクノイズの周波数特性（第２の周波数特性）とが類似するか否かを判定する（Ｓｔ１４）。ピンクノイズは、脳波測定時において、電極と測定部位との電気的接続が断たれた場合にみられる雑音である。
【００４９】
ここで、ピンクノイズとは、強度が周波数に反比例する周波数特性を有する雑音であり、一般に「１／ｆゆらぎ」としても知られている。また、上記第２の周波数特性は、一般に、以下の式で表される。
Ｓ（ｆ）∝１／ｆα  （Ｓは強度、ｆは周波数、０＜α＜２）
本実施形態においては、α＝１／２の例、すなわち、
Ｓ（ｆ）∝１／√ｆ・・・（１）
とする。
【００５０】
図６は、上記（１）の式で表される第２の周波数特性を示すグラフであり、横軸が周波数、縦軸が強度を示す。図６で示される第２の周波数特性の形状は、図４に示される第１の周波数特性の形状とは異なるが、図５に示される第１の周波数特性の形状とは類似している。このことから、図４に示す例は、電極とユーザの頭部表面の測定部位とが電気的に接続されている状態（第１の状態）であり、図５に示す例は、電極とユーザの頭部表面の測定部位とが電気的に接続されていない状態（第２の状態）であると考えられる。
【００５１】
より具体的な判定は、公知の手法を用いて第１の周波数特性と第２の周波数特性との類似度を算出することにより行う。
【００５２】
算出された類似度が所定の閾値未満の場合、すなわち第１の周波数特性と第２の周波数特性とが異なる場合には、第１の状態と判定することができる（Ｓｔ１４：Ｎｏ）。この際、測定部１６に対しては、出力信号を適切な生体信号（脳波）としてモニタを継続させる（Ｓｔ１５）。
【００５３】
一方、算出された類似度が所定の閾値以上の場合、すなわち第１の周波数特性と第２の周波数特性とが類似する場合には、第２の状態と判定することができる（Ｓｔ１４：Ｙｅｓ）。本実施形態において、この場合は、第２の状態とする判定結果を記憶部１７に記録させる（Ｓｔ１６）。
【００５４】
記憶部１７に格納されたデータは、例えば出力部１８から外部機器等へ出力されることが可能である。これにより、外部機器の画面等に表示されたモニタ結果内に、第２の状態が判定された時点を表示することが可能となる。このことによって、測定部位での電気的な接続状態が断たれた時点を明確に示すことが可能となり、データの信頼性を容易に確認することができる。
【００５５】
以上、本実施形態によれば、出力信号のみに基づいて測定部位と電極との電気的な接続状態を判定することができる。このことから、出力信号のモニタを継続しつつ、当該接続状態を判定することが可能となる。また、外見からは判断が不可能な場合であっても、当該接続状態を判定することが可能となる。さらに、接続状態の判定のための新たな電気回路等を必要とせず、単純な装置構成とすることができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
本技術の第２の実施形態について説明する。
なお、本実施形態において第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５７】
［脳波計の機能的構成］
図７は、本実施形態に係る生体信号処理装置（脳波計）２の機能的構成を示す模式図である。同図に示すように、脳波計２は、第１の実施形態と同一の構成に加え、警告部１９を有する。警告部１９は、判定部１５と接続されている。
【００５８】
警告部１９は、例えば、スピーカを有する電子ブザー等とすることができ、筐体１２内に配置される。警告部１９は、判定部１５によって第２の状態と判定された場合に作動し、例えばアラームを鳴らすこと等によって測定者またはユーザにその旨を警告する。これにより、測定者等は第２の状態であることを認識できるとともに、再接続等の適切な措置を講じることが可能となる。
【００５９】
［脳波計の動作］
図８は、本実施形態に係る脳波計２の動作の例を示すフローチャートである。
本実施形態と第１の実施形態との相違点としては、第１の周波数特性と第２の周波数特性とが類似し、電極１３ａ〜１３ｅの少なくとも１つが第２の状態と判定された場合に（Ｓｔ２４：Ｙｅｓ）、警告部１９が作動する（Ｓｔ２６）点である。なお、同図に示すＳｔ２１〜Ｓｔ２５は、図３に示すＳｔ１１〜Ｓｔ１５にそれぞれ対応するため、説明を省略する。
【００６０】
警告部１９が作動すると、測定者等は電極１３ａ〜１３ｅをユーザの頭部表面の測定部位に再接続し、脳波の測定が再開される（Ｓｔ２１）。接続状態が改善されなければ再度警告部１９が作動するため（Ｓｔ２６）、測定部位と電極との電気的な接続を確実なものとすることができる。
【００６１】
警告部１９が有するスピーカの配置は特に限られず、ヘッドギア１１に配置されることも可能である。また、第２の状態である電極がどの電極か、音声等によって知らせる構成とすることも可能である。さらに、警告部１９が、判定部１５と直接接続されず、出力部１８と有線または無線で接続される構成とすることで、警告部１９自体を外部機器に配置することも可能である。
【００６２】
（第３の実施形態）
本技術の第３の実施形態について説明する。
なお、本実施形態において第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６３】
［脳波計の機能的構成］
図９は、本実施形態に係る生体信号処理装置（脳波計）３の機能的構成を示す模式図である。同図に示すように、脳波計３は、第１の実施形態と同一の構成に加え、駆動機構１３０ａ〜１３０ｅと駆動機構制御部１３１とを有する。
【００６４】
駆動機構１３０ａ〜１３０ｅは、電極１３ａ〜１３ｅをヘッドギア１１に対してそれぞれ駆動させることが可能なモータ等からなる。駆動機構制御部１３１は、判定部１５と駆動機構１３０ａ〜１３０ｅとに接続され、判定部１５の判定結果に応じて駆動機構１３０ａ〜１３０ｅの駆動を制御することが可能である。
【００６５】
［脳波計の動作］
図１０は、本実施形態に係る脳波計３の動作の例を示すフローチャートである。
同図に示すＳｔ３１〜Ｓｔ３５は、図３に示すＳｔ１１〜Ｓｔ１５と、図８に示すＳｔ２１〜Ｓｔ２５とにそれぞれ対応する。本実施形態においては、第２の実施形態と異なり、判定部１５によって電極１３ａ〜１３ｅのいずれかが第２の状態と判定された場合に（Ｓｔ３４：Ｙｅｓ）、駆動機構制御部１３１がその電極と対応する駆動機構を駆動させる。これにより、自動的に電気的な接続状態が改善される。第２の状態と判定された場合のＳｔ３１〜Ｓｔ３４の動作は、判定部１５によって第１の状態が検出される（Ｓｔ３４：Ｎｏ）まで繰り返される。なお、接触状態を改善するための電極１３ａ〜１３ｅの動作としては、ヘッドギア１１に対する回動、傾斜等が採用される。
【００６６】
以上のような構成の脳波計３により、測定部位と電極との電気的な接続状態の判定から、接続状態の確保まで、自動的に行うことが可能である。このことから、測定者等による接続状態の監視を必要とせずに、長時間にわたって適切に脳波を測定することが可能となる。すなわち、睡眠時等における脳波の測定に対しても非常に有利な構成とすることができる。
【００６７】
（第４の実施形態）
本技術の第４の実施形態について説明する。
なお、本実施形態において第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態に係る生体信号処理装置（脳波計）は、第１の実施形態と異なる構成の判定部を有する。
【００６８】
一般的に、測定部位と電極との電気的な接続が断たれている場合、出力信号にピンクノイズ等が入ることにより、本来の脳波信号よりも大きな強度の出力信号が得られることが知られている。例えば、上述した図４と図５とを比較すると、図４に示された第１の状態における強度よりも、図５に示された第２の状態における強度の方が全体的に大きいことが見て取れる。このことを利用して、本実施形態に係る判定部は、出力信号の特定の周波数に対する強度と、所定の閾値とを比較することにより、第１の状態と第２の状態とを判定する。
【００６９】
まず、判定部は、第１の実施形態と同様に、各電極からの出力信号に対してそれぞれフーリエ変換を行い、第１の周波数特性を取得する。次に、第１の周波数特性の特定の周波数に対する強度を検出し、当該強度と予め設定された所定の閾値とを比較する。ここで、当該強度が閾値未満である場合に、測定部位と電極との電気的な接続が得られた第１の状態と判定し、当該強度が閾値以上である場合に測定部位と電極との電気的な接続が断たれた第２の状態と判定する。
【００７０】
以上のように、本実施形態によっても、頭部表面の測定部位と電極との間の電気的な接続状態を容易に判定することができる。なお、特定の周波数は１つに限られず、複数の周波数に対する出力信号の強度と、それぞれに対して設定された閾値とを比較することも可能である。これにより、より広い周波数帯域について検討することができ、判定部における判定結果の信頼性を高めることができる。
【００７１】
本技術は上記各実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において変更することが可能である。
【００７２】
以上の実施形態において、生体信号処理装置は脳波計であるとして説明したが、これに限られない。例えば、生体信号処理装置は、ヘッドギアを有さない構成とし、生体信号として筋電位を測定する筋電図検査装置とすることも可能である。また、同様に心電図検査装置等とすることも可能である。これらの場合、生体信号処理装置が電極を有さない構成としてもよい。すなわち、生体信号処理装置と電極とが別部材で構成され、電極から取得された出力信号が、信号取得部へ無線で送信される構成とすることが可能である。
【００７３】
また、第２の周波数特性はピンクノイズの周波数特性に限られず、電極と測定部位との電気的接続が断たれた場合に検出される雑音の周波数特性を第２の周波数特性として用いることが可能である。このような雑音の例として、白色雑音（ホワイトノイズ）や有色雑音（ピンクノイズの他、ブラウニアンノイズ等）が挙げられる。例えば、ホワイトノイズは、全ての周波数に対して強度が同一となる雑音であり、
ＳＷ（ｆ）∝１／ｆ０  （ＳＷは強度、ｆは周波数）
と表される。これらの場合においても、以上の実施形態と同様に電極と測定部位との電気的接続を判定することが可能である。
【００７４】
また、以上の実施形態においては、出力信号をモニタしつつ接続状態の判定を行う構成として説明したが、これに限られず、モニタ終了後に接続状態の判定を行う構成とすることができる。この場合に、記憶部は、信号取得部によって得られた出力信号のデータを格納し、モニタ終了後に、判定部が、記憶部からデータを取り出し、接続状態の判定を行う。この構成によって、モニタ終了後のまとまったデータ解析が可能となる。
【００７５】
第２の実施形態において、警告部１９は電子ブザー等で構成されると説明したが、これに限られない。例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を用いた点灯または点滅回路で構成することも可能である。これにより、測定者等に視覚的に第２の状態を警告することが可能となる。なお、ＬＥＤ等の配置は特に限られず、筐体１２やヘッドギア１１、あるいは外部機器に配置することが可能である。
【００７６】
また、警告部１９が振動モータ等を有し、振動によってユーザに第２の状態を警告することも可能である。この場合においても、警告部１９の配置は特に限られない。
【００７７】
また、本技術は、人体における生体信号についてのみならず、動物についても適用することができる。動物からの生体信号を取得する際は、測定される個体が人体よりも小さく、特に電極と測定部位との電気的な接続状態を判断することは難しい。本技術に係る生体信号処理装置によれば、容易に接続状態を判定することができるため、より信頼性の高いデータを得ることが可能となる。
【００７８】
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）生体表面に装着された電極の出力信号を取得する信号取得部と、
前記信号取得部と接続され、前記出力信号の周波数特性である第１の周波数特性に基づいて、前記電極が前記生体表面の測定部位に電気的に接続された第１の状態か、前記電極が前記測定部位に電気的に接続されていない第２の状態かを判定する判定部と
を具備する生体信号処理装置。
（２）前記（１）に記載の生体信号処理装置であって、
前記判定部は、前記第１の周波数特性と有色雑音または白色雑音の周波数特性である第２の周波数特性とを比較して、前記第１の周波数特性と前記第２の周波数特性とが異なる場合に前記第１の状態と判定し、前記第１の周波数特性と前記第２の周波数特性とが類似する場合に前記第２の状態と判定する
生体信号処理装置。
（３）前記（１）に記載の生体信号処理装置であって、
前記判定部は、特定の周波数に対する強度を検出し、前記強度が予め設定された所定の閾値未満である場合に前記第１の状態と判定し、前記強度が前記閾値以上である場合に前記第２の状態と判定する
生体信号処理装置。
（４）前記（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の生体信号処理装置であって、
前記生体信号処理装置は、前記判定部と接続され、前記判定部の判定結果を出力することが可能な出力部をさらに具備する
生体信号処理装置。
（５）前記（１）から（４）のうちいずれか１つに記載の生体信号処理装置であって、
前記生体信号処理装置は、前記判定部と接続され、前記判定結果が前記第２の状態である場合に作動する警告部をさらに具備する
生体信号処理装置。
（６）前記（１）から（５）のうちいずれか１つに記載の生体信号処理装置であって、
前記判定部によって前記第１の状態と判定された場合に、前記出力信号を生体信号として経時的にモニタする測定部をさらに具備する
生体信号処理装置。
（７）前記（１）から（６）のうちいずれか１つに記載の生体信号処理装置であって、
前記判定部は、前記出力信号についてフーリエ変換を行うことによって、前記第１の周波数特性を取得する
生体信号処理装置。
（８）生体表面に装着される電極と、
前記電極の出力信号を取得する信号取得部と、
前記信号取得部と接続され、前記出力信号の周波数特性である第１の周波数特性に基づいて、前記電極が前記生体表面の測定部位に電気的に接続された第１の状態か、前記電極が前記測定部位に電気的に接続されていない第２の状態かを判定する判定部と
を具備する生体信号処理装置。
（９）電極をユーザの頭部表面に装着させる頭部装具と、
前記電極の出力信号を取得する信号取得部と、
前記信号取得部と接続され、前記出力信号の周波数特性である第１の周波数特性に基づいて、前記電極が前記生体表面の測定部位に電気的に接続された第１の状態か、前記電極が前記測定部位に電気的に接続されていない第２の状態かを判定する判定部と
を具備する脳波計。
（１０）生体表面の生体信号を取得するための電極を通じて出力信号を取得し、
前記出力信号の周波数特性である第１の周波数特性に基づいて、前記電極が前記生体表面の測定部位に電気的に接続された第１の状態か、前記電極が前記測定部位に電気的に接続されていない第２の状態かを判定する
生体信号処理方法。
（１１）前記（１０）に記載の生体信号処理方法であって、
前記判定工程は、取得された前記出力信号をモニタしつつ、前記第１の状態か、前記第２の状態かを判定する工程を含む
生体信号処理方法。
【符号の説明】
【００７９】
１，２，３・・・生体信号処理装置（脳波計）
１１・・・ヘッドギア
１２・・・筐体
１３ａ〜１３ｅ・・・電極
１４・・・信号取得部
１５・・・判定部
１６・・・測定部
１８・・・出力部
１９・・・警告部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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